密度测量实验在初中物理教学中的有效应用

黄少丰

摘   要：实验在初中物理中是加深学生对知识进行理解的有效途径，密度测量实验则是其中十分重要的一个探究性实验，它要求学生能够较为准确的测量物体的质量和体积，并在此基础上计算出物体的密度，是物理学中比较常用的一种实验方法。在实验的进行过程中寻找质量和体积是一个关键点，它与学生所做的实验步骤息息相关，教师在实验进行时应当提醒学生谨慎操作，让学生将待测物理量测量结果尽可能的精确化，以保证最后的实验测量结果较为正确。让实验能够顺利进行的法宝则是良好的心态与踏实的基础，因此，教师在实验进行前也应当缓解学生的压力使学生能够在放松的状态下完成实验。

关键词：密度测量实验;初中物理;固液对比;结合公式;掌握方法

教师在教授学生物理实验的过程中，也应当时刻让学生进行基础知识的巩固，使他们不仅能够通过实验加强自己的实践能力，也能在实验的过程中对自己所学的知识理解的更加深刻。除此之外，实验也是物理课中较为活泼的一个过程，能够很好的激起学生的物理兴趣。因此，教师一定要认真的对待实验这项内容，培养学生的物理兴趣，让学生从中获益。本文将结合笔者自身多年的物理教学经验，对密度测量实验在初中物理教学中的有效应用进行一番简单的探讨，希望能给广大教师和学生带来一定的帮助。

1  固液对比，牢记密度大小

密度测量实验中最基础的步骤则是体积的测量，因此，学生一定要牢记所测物体及多种液体的密度，以便从多种液体中选出最合适的一种，从而对物体进行准确的体积测量。对于那些密度比水大的物体，学生可选用排水法来测量物体的体积，而对于那些密度比水小的物体，它们无法完全浸入水中，自然不能使用水这种液体来进行测量。

例如，在石蜡块的密度测量实验时，基本的密度大小知识则会派上用场。因为石蜡块的密度小于水的密度，因此，在进行这个实验时，学生在不能选用最常见的水液体来测量石蜡块的体积，而应当另选其他比水密度小的液体或者使用细沙这种流动性较强的固体来进行测量。假如没有比石蜡块密度小的液体，那就应当使用针压法或者坠物法将石蜡块浸入液体中，利用量筒前后体积差，从而测量出石蜡块的体积。如果是测量液体的密度，而在测量液体的体积时，由于要用烧杯装液体，为了避免残留带来的误差，则要采取剩余差值法，即先在烧杯中装入适量的待测液体，用调好的天平测量出烧杯和液体质量然后把烧杯中的部分液体倒入量筒，读取其体积，用天平测得烧杯中剩余液体和烧杯的总质量，根据前后两者的质量差值求出其质量，根据测出的体积与求出的质量算出相关液体的密度。因此，牢记常用固体及液体的密度是十分重要的，否则一旦选取了不恰当的实验材料那就会导致实验的必然失败，所以，教师一定要提醒学生牢记常用材料的密度。

2   结合公式，明确要素关系

公式可谓是密度测量实验中的精华所在，因为，一旦没有了公式，那种种通过测量所得出的数据也就没了用武之地，物体的密度也就不可能计算出来了。所以，学生在进行实验的过程中，不应当盲目的去测量一些数据，而是应当先将公式掌握好，明确公式中各个要素的关系之后再进行实验的操作。这样，学生不仅学会了实验，还能从实验中学一些探究问题的方法。

例如，在做小石块的密度测量实验时，密度公式的组成要素是物体的质量和体积，通过公式学生便可明确密度的计算需要测量质量和体积。如果只有天平，无量筒， 质量测量没有问题，那体积该怎么测量呢？這就让学生进行的实验有了难度。引导学生用已学的知识来找答案，前面学过等效替代法，用水的体积代替石头的体积。用天平测出石块的质量m1，玻璃瓶装满水测出质量m2，将石块放入瓶中，溢出水后，测出瓶、石块及剩余水的质量m3，根据质量守恒可知排开水的质量m排=m1+m2-m3，再结合水的密度公式可求水的体积，石块体积等效水的体积。或者用做标记的办法也可以，先在烧杯中装入适量水，用天平测出杯和水的总质量m1，然后用细线系住石块浸没水中，用记号笔标出水面的位置，石块取出，在烧杯中加水至记号处，用天平测出此时总质量m2，可知加入水的质量为m2-m1， 石块体积等效水的体积亦可求。如果同样情况下测液体密度呢？一样的道理，用水来等效其体积，不要溢水，只要装满液体，然后倒干净用水装满即等体积了。有学生会问了，那如果没有天平，只有量筒那能测吗？肯定可以了，如果是初二学生，可以待浮力章节学好了再回头解答，留个悬念，激发学生学习的兴趣。如果是密度比水小的固体，量筒中装有一定量的水体积记为V1，固体放到量筒内处于漂浮状态，此时体积记为V2，据漂浮状态重力与浮力相等，G=F浮。根据阿基德米德原理，浮力等于排开水的重力，利用水的密度和量筒刻度前后差值可知排开水的体积为V2-V1，求得固体的质量m=ρ水（V2-V1），再用针压法把固体恰好浸没，记得此时量筒内液面体积V3，这样就可以求出固体的体积为V3-V1，然后结合密度公式就可以求了。如果是密度大于水的固体，这就复杂点了，再借助个木块就可以了。量筒内装一定体积水记为V1，先让木块漂浮在量筒内。记录体积V2，然后固体放在木块上，记录体积V3，最后用细线系石头放入量筒，记录体积V4，同理求得固体的质量m=ρ水（V3-V2），体积V= V4-V1，然后结合密度公式即可求。再者，若是液体密度该如何测？同理，再次借助水这个特殊液体，先找个密度比较小的固体放入装有水的量筒漂浮，浮力等于重力，再把这个固体放入装有待测液体的量筒漂浮，浮力还是等于重力，前后两次浮力都等于固体重力，ρ水g（V2-V1）= ρ液g（V4-V3），即可以求液体密度。

总之，明确了要素关系后，那在接下来做实验的过程中，学生便可有思想，有目标的去一步一步的完成各项实验步骤，从而得到质量的记录数据和体积的记录数据。在这个过程中，公式则是其中最重要的支撑点，因为结合公式，学生才能够游刃有余的将数据进行一一测量，也正是因为公式，学生才能通过测量数据来计算出最终的结果。所以在实验的进行中，学生一定要结合公式，明确要素关系。

3  掌握方法，加强物理实践

物理的实验方法有多种多样，但实验的方法步骤却是可以总结归纳的。通过密度测量实验的学习和总结，学生便可解决大多数需要通过测量和公式来计算最终结果的实验。因此，密度测量实验虽不是最重要最有用的实验，但教师也应当让学生牢牢掌握方法，从而在之后的实验中做到举一反三，有效加强自己的物理实践能力。

例如，还是在测量小石块的实验时，要对测量器材的准备有一定的了解，天平、量筒、水、金属块、细绳都是不可缺少的。如果现在没有了天平和量筒，给了你弹簧测力计，烧杯和水该怎么测呢？ 引导学生思考弹簧测力计可以解决什么问题，很明显用细线系住石块，用调整好的弹簧测力计测得石块的重力G。然后用弹簧测力计悬挂着石头，将石头完全浸没在盛有水的烧杯内，记下此时示数F，根据弹簧称的两次读数可以算出石块所受的浮力等于G-F，再根据阿基米德原理即可以求出密度。那如果换成测液体密度又该怎么办了呢？同样的，在上面两次悬挂的基础上，用弹簧测力计悬挂着石头，将石头完全浸没在被测液体中，即第三次悬挂，如下此时弹簧称的读数F2读第二次悬挂时弹簧称的读数为F1，则根据F 浮1=G-F1=ρ水gV排和F 浮2=G-F2=ρ液gV排联立起来解方程就可得出密度表达式。这些过程中，每一个步骤都是不可缺少的，中间的操作也必须保证严谨。在物理实验中，提供给我们的器材是不一样的，测量物体密度的步骤和方法也是不一样的，但本质是一样的，学生可以通过牢记实验原理来掌握此种类型实验的实验方法，从而使自己的物理实践能力得到提高。

总而言之，物理实验是物理教学内容中能使学生获益颇深的教学内容。单从密度测量实验中，学生便可学到质量、体积的测量方法及其关键点和知识点的联系，除此之外，学生还能掌握一些科学实验的思维方法。因此，教师一定要严肃对待物理实验，有目的性的挑选实验器材来让学生操作，让学生在实验中提升科学素养，锻炼科学思维，奠定下良好的实验知识基础，为之后的高中学习做好准备。